地基固结灌浆在地下顶管施工中的应用.pdf

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1、施工技术广东建材2010年第7期地基固结灌浆在地下顶管施工中的应用庞铁唐淑晖(湖南省地质调查院)摘要：本文通过地基固结灌浆技术在某截污治污地下顶管工程中的具体实践，就地基固结灌浆技术在粘土层、粉细砂及圆砾松散层中进行顶管前地基固结处理的方法、程序、工艺参数的确定进行分析和探讨，以及施工后对地基加固处理效果进行评价。说明了在顶管施工中采用固结灌浆进行松散层地基的加固处理方法是可行的，且效果较好。关键词：松散地层；地基处理；固结灌浆；灌浆效果1固结灌浆技术的应用固结灌浆技术现广泛应用于各类工程的地基处理施工中，因它具效果较好、适

2、用性较广、施工工艺较简单、比较经济的特点。现结合一截污治污顶管工程实例，对采用固结灌浆进行松散层地基的加固处理进行分析、设计及施工工艺作一探讨。在城市建筑物密集区域内且工程地质条件较差的地层中进行项管施工，施工段紧邻湘江防洪大堤，由于大直径顶管施工时在地下开挖引起卸载，虽然后续管节起到支撑作用，但开挖时开挖面四周的土体因应力松弛已向开挖面和隧洞空间膨胀，仍会引起地层损失。需要地下的粘土层、粉细砂及圆砾松散层均需具有可靠的防渗性，足够的耐压性和一定程度的均一性。但地层中不具备这样的条件，给顶管施工带来了困难，所以，就需要进行灌

3、浆加固处理，将胶凝性溶液，按确定的配比或浓度，借用机械对之施加压力，通过钻孔或其设施，压送到需要灌浆的部位，充填这些需要处理段的裂隙、空隙、孔洞和裂缝之中，形成结石，以而起到固结、粘合、防渗、提高承载强度和抗变形能力及传递应力等作用。工程中多采用水泥浆进行松散层的加固和防渗。2顶管工程的特点顶管设计为重力流管，属大口径曲线顶管，管长1700m，设计流量3．522m3／s，管径为1．8m的钢筋混凝土管，管内底埋深8～12m不等，管道沿线穿越松散层地基，采用挤压式顶进法施工。管线布置湘江堤下路中心线，紧临堤脚，离堤脚的直线距离8

4、0----lOOm之间，施工中将产生不利于地面建筑物及防洪大堤安全的因素，为保证施工中地基的稳定性，必需对地基进行加固处理，保证大堤的安全和顶管施工的完成。——100——3工程实例3．1工程地质条件顶管施工段原始地貌属湘江河流侵蚀堆积I级阶地，地面绝对高程为36"-40m，据场区岩土工程勘察钻孔揭露：沿线第四系地层岩性主要为粉质粘土、粉砂及圆砾等，均系河流冲积成因。因沿线为老城区，且紧邻河堤，地表覆盖有较厚的人工杂填土层。沿线杂填土、粉质粘土含上层滞水，主要由大气降水和地表水补给，受季节和气候的影响较大，粉砂层、圆砾层中含丰

5、富的孔隙潜水，水量丰富，勘察期间测得钻孔综合稳定水位1．6～2．06m，根据岩土工程勘察结果场地地下水对混凝土不具腐蚀性。3．2顶管施工对管壁周围土体影响(1)顶管沿线穿越了粉质粘土，粉砂及圆砾层，施工过程中管壁与周围土体间的摩擦力将带动周围土体产生剪切位移，土体的剪切变形超过一定范围将使土颗粒骨架产生变形，从而影响土的渗透稳定性。管壁周围承受的土体产生的正压力及摩阻力见图1示顶管典型截面进行分析，现分析顶管水平直径和竖直直径两端的应力情况，其它部分应力大小介于两者之间。图1顶管典型截面图广东建材2010年第7期施工技术a点

6、正压力：’q。jrlhl+r2h2+r3113=90．75kPab点正压力：qb．[qa+(D1／2×r3)×K1=53．32kPa取粉砂的摩擦系数(I)=0．3，则a、b点的摩阻应力为：a点摩阻应力：ffq。【1)=27．32kPab点摩阻应力：fb=qb(^)=53．32kPa式中：r土的天然容重h——管顶土层厚度D，——顶管直径K，——主动土压力系数，Kl=t92(45一巾／2)巾——计算土层的内摩擦角应用Cooke提出的摩擦桩剪切位移传递模型见图2示，计算管顶及管两侧的离管中心任意距离处的剪切位移。图2剪切位移传递模

7、型r=．【r／G‘r-d×qs／2rG=EJ2×(1+IIs)式中：卜管直径；r离管中心的距离q广管侧阻力E旷一土的变形模量

8、lr土的泊松比卜土的剪切模量计算结果见表1：表1管周土剪切变形成果l部位(距管中心线距离)1．5m3．5m5．5m7．5m管顶13．5m9．9mm6．2mm4．4mm管两侧9．2mm5．8啪3．5mm2．8mm从计算结果可看出，管壁周围1．5～7．5m范围内土的剪切变形为2～14mm，根据郝君任等“土的剪切变形对抗剪强度的影响试验”，粘性土剪切变形2～lOmm所得的由差值平均值为7．07～11．4，c

9、的差值平均值为3．8～18．7kPa，使土粒骨架产生变形，影响了土的渗透稳定性，降低了土的抗剪强度。(2)顶管施工程序为先挖进一段距离后顶进，这中间有一段时间土体已经被掏空，而顶管还未顶进，且部份施工段在堤下路施工，管线紧靠大堤堤脚，堤脚基将形成临空态势，这种堤脚临空的态势将影响大堤的稳定